观察者模式Java详解

一、观察者模式Java

观察者模式也称为发布-订阅模式，它是一种行为型设计模式，可实现对象之间的松耦合。在观察者模式中，一个对象（主题）维护着一系列依赖于它（观察者）的对象，当状态发生改变时，主题会通知所有观察者自动进行更新。

public interface Observer {
    void update();
}

public interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
}

public class ConcreteSubject implements Subject {
    private List observers = new ArrayList();
    private int state;

    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }

    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update();
        }
    }
}

public class ConcreteObserver implements Observer {
    private ConcreteSubject subject;

    public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject) {
        this.subject = subject;
        subject.registerObserver(this);
    }

    public void update() {
        //do something
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        ConcreteObserver observer1 = new ConcreteObserver(subject);
        ConcreteObserver observer2 = new ConcreteObserver(subject);
        ConcreteObserver observer3 = new ConcreteObserver(subject);

        subject.setState(1);
    }
}

在上述代码中，Observable接口是观察者所需要实现的接口。Subject接口是主题所需要实现的接口。具体主题（ConcreteSubject）实现了Subject接口，并维护了一个观察者列表。具体观察者（ConcreteObserver）实现了Observer接口。

二、观察者模式多对多

在观察者模式中，主题和观察者是一对多的关系，但是在实际应用中，有时候需要支持多对多的关系。

这时候需要在Subject接口中新增方法，让观察者可以取消订阅，同时在具体观察者中也可以新增注册、注销方法。

public interface Observer {
    void update();
    void subscribe(Subject subject);
    void unsubscribe(Subject subject);
}

public interface Subject {
    void registerObserver(Observer observer);
    void removeObserver(Observer observer);
    void notifyObservers();
    void registerSubject(Observer observer);
    void removeSubject(Observer observer);
}

public class ConcreteSubject implements Subject {
    private List observers = new ArrayList();
    private List subjects = new ArrayList();
    private int state;

    public void setState(int state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }

    public void registerObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update();
        }
    }

    public void registerSubject(Observer observer) {
        subjects.add(observer);
    }

    public void removeSubject(Observer observer) {
        subjects.remove(observer);
    }
}

public class ConcreteObserver implements Observer {
    private ConcreteSubject subject;

    public void subscribe(Subject subject) {
        subject.registerSubject(this);
    }

    public void unsubscribe(Subject subject) {
        subject.removeSubject(this);
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject1 = new ConcreteSubject();
        ConcreteSubject subject2 = new ConcreteSubject();
        ConcreteObserver observer1 = new ConcreteObserver();
        ConcreteObserver observer2 = new ConcreteObserver();
        observer1.subscribe(subject1);
        observer1.subscribe(subject2);
        observer2.subscribe(subject1);
    }
}

三、观察者模式和状态模式的区别

观察者模式和状态模式都是行为型模式，但它们的目的和结构是不同的。观察者模式是用于对象间的通知，当一个对象的状态发生变化时，它的所有依赖对象都会得到通知，并自动更新。而状态模式是为了让对象在不同情况下可以改变它的行为，实现状态与行为的分离。

观察者模式由主题和观察者组成，主题维护一个观察者列表，当状态发生改变时通知观察者。状态模式由状态、上下文和行为组成，行为的结果取决于上下文状态的改变。

四、观察者模式类图

观察者模式的类图如下：

五、观察者模式应用场景

观察者模式适用于以下场景：

• 当一个对象的改变必须要通知其他对象，并且不能假定那些对象是谁。
• 当一个对象需要确保其他对象与之保持一致性时，如数据库的一部分改变，需要通知其他部分进行更新操作。
• 当一个对象改变时需要改变其他对象。
• 当一个对象的改变需要其他对象反过来改变时，如游戏中的人物状态变化，会影响其他人物的状态。

六、观察者模式适用于

观察者模式适用于Java中的Swing库中的Model-View-Controller（MVC）模式，当Model的状态发生改变时，View会自动得到通知进行更新。

七、观察者模式的实现

观察者模式的实现需要注意以下几点：

• 主题和观察者之间的耦合度，需要注意避免循环依赖。
• 代码实现需要考虑线程安全问题。

八、观察者模式观察者太多

当观察者过多时，会影响性能。解决方案可以是采取缓存机制，只更新最近使用的观察者。

九、观察者模式优缺点

观察者模式的优点：

• 分离了主题和观察者的耦合，主题只需要知道观察者实现了Observer接口即可，而不需要知道具体实现。
• 主题可以通知多个观察者进行更新，实现了松耦合。
• 可以动态地添加和删除观察者。

观察者模式的缺点：

• 观察者过多时，会影响性能。
• 观察者并不知道彼此的存在，容易导致程序出错。

十、小结

观察者模式Java是一种非常有用的设计模式，在Java中有广泛的应用。通过观察者模式，可以避免对象之间的耦合度，实现松耦合，增加程序的灵活性和可扩展性。在使用观察者模式时，需要注意避免循环依赖和线程安全问题。